這篇文章主要描述服務在高并發和高吞吐場景下爆發的內存相關問題，包括內存占用過高、內存溢出、內存回收效率低等，并針對這些問題提出了建議。

在高并發、高吞吐的場景下，很多簡單的事情，會變得非常復雜，而很多程序并沒有在設計時針對高并發高吞吐量的情況做好內存管理。

自動內存管理機制的實現原理

做內存管理，主要考慮申請內存和內存回收兩部分。

申請內存的步驟：

1. 計算要創建的對象需要占用多少內存
2. 在內存中找一塊連續并且是空閑的內存空間，標記為已占用

內存回收需要主要做2件事情。

1. 找出所有可以回收的對象，將其標記為空閑
2. 整理內存碎片

現代GC算法大部分采用“標記-清除”算法或者他的變種算法，這種算法分為標記和清除兩個階段：

• 標記階段：從GC Root開始，可以簡單把GC Root理解為程序入口的那個對象，標記所有可達的對象，因為程序中所有在用的對象一定會被這個GC Root直接引用或者間接引用。
• 清除階段：遍歷所有對象，找出所有沒有標記的對象，這些沒有標記的對象都是可以被回收的，清除這些對象，釋放相應的內存。

“標記-清除”算法的一個最大問題，是在標記和清除過程中，必須先把進程暫停，否則計算的結果就是不準確的。這也是為什么發生垃圾回收的時候，我們的程序會卡死的原因。

需要注意，垃圾回收完成后，我們還需要進行內存碎片整理，將不連續的空閑內存移到到一起，以便空出足夠的連續內存空間供后需用。

雖然自動內存管理機制有效地解決了內存泄露問題，帶來的代價是執行垃圾回收時會暫停進程，如果暫停的時間過長，程序看起來就像“卡死了”一樣。

服務為什么會在高并發時忽然“卡死”？

在高并發、高吞吐量場景下，我們的程序會非常忙，短時間內會創建大量的對象，這些對象會迅速占滿內存，由于沒有內存可用，垃圾回收被迫開始啟動，并且，這次被迫執行的垃圾回收面臨的是占滿整個內存的海量對象，它執行的時間也會增加，相應的，這個回收過程會導致進程長時間暫停。

進程長時間暫停，又會導致大量的請求積壓等待結果，垃圾回收剛剛結束，更多的請求立刻涌來，迅速占滿內存，再次被迫執行垃圾回收，進入一個惡性循環，如果垃圾回收的速度跟不上創建對象的速度，還可能會產生內存溢出的現象。

高并發下的內存管理技巧

對于開發者來說，垃圾回收是不可控的，而且是無法避免的，但是，我們可以通過一些方法來降低垃圾回收的頻率，減少進程暫停的時長。

我們需要考慮在處理大量請求的同時，盡量少的產生一次性對象，特別是占用內存比較大的對象。我們可以按照這個思路來優化對象的業務代碼。

對于需要頻繁使用、占用內存較大的一次性對象，我們可以考慮自行回收并重用這些對象，例如我們可以為這些對象創建一個對象池，收到請求后，在對象池里面申請一個對象，使用完后再放回到對象池中，這樣就可以反復地重復使用這些對象，非常有效地避免頻繁觸發垃圾回收。